Modul Teknik Pemesinan Freis CNC - UNY

Modul Teknik Pemesinan CNCB. Cek Kemampuan/ Pre AssesmenPetunjuk :Berilah tanda check ( ) di sebelah kanan pernyataan berikut sesuai dengan kondisikemampuan anda pada saat lum bisaSaya dapat menjelaskan bagianbagian utama mesin frais CNCSaya dapat menjelaskan sistemkoordinat pada mesin frais CNCSaya dapat menjelaskan prinsipkerja mesin frais CNCSaya dapat melakukan pengaturanzero point offset (pemindahan titiknol mesin ke titik nol benda kerja)Saya dapat menjelaskan bagianbagian dari program CNCSaya dapat melakukan penyetinganragum di mesin frais CNCSaya dapat melakukan pemasanganalat potong pada mesin frais CNCSaya dapat membuat program CNCuntuk mesin frais CNCSaya dapat menulis program CNCdi mesin frais CNCSaya bisa mengoperasikan mesinfrais CNC untuk membuat produkApabila ada beberapa pernyataan tersebut di atas belum bisa anda kerjakan, makaanda diharapkan mempelajari modul ini.9

Modul Teknik Pemesinan CNCMateri 1Mengenal Bagian-bagian Utama Mesin Frais CNC, PanelKontrol Sinumerik 802 S/C base line, dan Tata namaSumbu koordinatTujuanSetelah mempelajari Materi 1 ini siswa memiliki kompetensi dapat: Menjelaskan bagian-bagian utama dari mesin frais CNC Menjelaskan bagian- bagian panel kontrol Sinumerik 802 S/C base linepada Mesin Frais CNC Menjelasakan tata nama sumbu koordinat pada mesin frais CNC.Panelkontrol CNCAlat potong(cutting tool)Ragum danbenda kerja10Meja mesinfrais

Modul Teknik Pemesinan CNCA. Deskripsi Materi 1Mesin Frais CNC yang digunakan dalam Modul ini adalah Mesin Frais CNC yangmenggunakan Sistem Kontrol Sinumerik 802S atau 802C base line. Bagian-bagianutama mesin frais CNC, panel kontrol mesin CNC dan tata nama sumbu koordinatdijelaskan pada deskripsi materi di bawah ini.1. Bagian-bagian Utama Mesin Frais CNCMesin Frais CNC pada dasarnya memiliki bagian-bagian utama yang sama denganmesin frais konvensional (manual). Bagian utama mesin frais adalah meja mesin untukmenempatkan pemegang benda kerja, spindel, pemegang alat potong, dan panel kontrol.Gambar skematis mesin frais CNC adalah seperti Gambar 1.1 berikut.PanelkontrolmagazineSpindel danpemegang alatpotongMeja/tableRagum danbenda kerjaGambar 1.1. Gambar skematis mesin frais CNC dan nama bagian-bagianutamanya11

Modul Teknik Pemesinan CNCMeja mesin frais berfungsi untuk meletakkan pemegang benda kerja. Spindel adalahsumbu utama mesin frais yang digunakan untuk menempatkan pemegang alat potong.Panel kontrol berfungsi sebagai pusat pengontrolan gerakan alat potong mesin frais,gerakan meja mesin frais, serta pengaturan arah dan jumlah putaran spindel. Mesin fraisCNC memungkinkan penggunaan alat potong lebih dari satu buah dan penggantian alatpotong secara otomatis, sehingga alat potong yang akan digunakan ditempatkan dimagazine. Beberapa Mesin frais CNC tidak dilengkapi dengan magazine, sehinggapenggantian alat potong dilakukan dengan manual. Beberapa mesin frais CNCdilengkapi dengan hand wheel yang digunakan untuk menggerakan alat potong padamode manual. Gambar mesin frais CNC tanpa magazine dapat dilihat pada Gambar 1.2.Spindel danpemegangalat potongPanelkontrolragumHandwheelGambar 1.2. Mesin frais CNC tanpa magazine, untuk penggantian alat potongdilakukan secara manual.12

Modul Teknik Pemesinan CNC2. Tata Nama Sumbu Koordinat pada Mesin Frais CNCMesin perkakas CNC adalah mesin perkakas yang dalam pengoperasian prosespemotongan benda kerja oleh alat potong dibantu dengan kontrol numerik berbasiskomputer atau CNC (Computerized Numerical Control).Untuk menggerakkan alatpotong pada mesin perkakas CNC digunakan sistem koordinat. Sistem koordinat yangdigunakan pada mesin perkakas CNC adalah sistem koordinat segi empat (rectangularcoordinate systems) dengan aturan tangan kanan seperti terlihat pada Gambar 1.9.Sistem koordinat ini berfungsi untuk mendeskripsikan gerakan pada mesin sebagaigerakan relatif antara benda kerja dan alat potong.Gambar 1.9. Tata nama sumbu koordinat dan arah sumbu koordinatPada mesin frais CNC sistem koordinat tersebut diterapkan untuk sistem koordinat mesin(MCS Machine Coordinate System) dan sistem koordinat benda kerja (WCS Workpiece Coordinate System). Sistem koordinat mesin yang diberi simbol M adalahorientasi dari sistem koordinat pada mesin frais CNC. Titik nol (0,0,0) dari sistemkoordinat ini dinamakan titik nol mesin (M). Titik nol mesin digunakan sebagai titikreferensi, sehingga semua sumbu koordinat titik nolnya di sini. Sistem koordinat tersebutbisa dipindah-pindah titik nolnya untuk kepentingan pelaksanaan seting, pembuatanprogram CNC dan gerakan alat potong.Sistem koordinat benda kerja diberi simbol W, adalah sistem koordinat yang digunakanuntuk mendeskripsikan geometri dari benda kerja. Titik nol benda kerja dapat secarabebas dipindahkan oleh pembuat program CNC. Pembuat program CNC menggunakan13

Modul Teknik Pemesinan CNCsistem koordinat benda kerja untuk memerintah gerakan alat potong. Arah gerakan alatpotong dibuat pada program CNC dengan asumsi bahwa pada waktu prosespemotongan alat potong yang bergerak, bukan benda kerjanya. Posisi M dan W dapatdilihat pada Gambar 1.10.Gambar 1.10. Sistem koordinat pada mesin frais CNC, dan titik nol yang ada di mesinfrais CNC ( Siemens,2003 ; MTS.,1999)B. Ringkasan Materi 1Mesin frais CNC terdiri dari bagian mesin perkakas dan bagian kontrol CNC. Mesinperkakas terdiri dari bagian alat potong dan pencekamannya, meja mesin frais, danbagian pemegang/pencekam benda kerja. Bagian kontrol atau panel kontrol CNC terdiridari (1) papan ketik CNC, (2) panel kontrol mesin, dan (3) layar. Papan ketik CNCdigunakan untuk menulis, mengubah dan memanggil program CNC. Panel kontrol mesin(Machine Control Panel MCP) adalah tombol-tombol pengendalian mesin. Layar(monitor) pada panel kontrol memberikan informasi tentang: area operasi, statusprogram, mode pengoperasian, tampilan status, pesan pengoperasian, nama program,baris alarm, jendela kerja, simbol recall, menu berikutnya, kotak softkey, menu vertikal,penambahan laju pemakanan, gear box, dan penambahan putaran spindel.14

Modul Teknik Pemesinan CNCSimbol-simbol keselamatan kerja harus diperhatikan oleh semua yang berinteraksidengan mesin CNC. Simbol-simbol tersebut pada mesin frais CNC denganmenggunakan simbol tanda seru di dalam segitiga kuning.Mesin frais CNC untuk pengoperasiannya menggunakan sistem koordinat kartesian dansistem koordinat polar. Sistem koordinat ini mendiskripsikan gerakan pada mesinsebagai gerakan relatif antara alat potong dan benda kerja. Sistem koordinat ini adalahsistem kordinat dengan tiga sumbu yaitu sumbu X, sumbu Y, dan sumbu Z.C. Soal LatihanPetunjuk : Kerjakan soal dan tugas di bawah ini di buku catatan anda1) Sebutkan bagian- bagian utama mesin frais CNC!2) Sebutkan bagian- bagian panel kontrol mesin frais CNC!3) Apa saja informasi yang kita peroleh dari layar di panel kontrol CNC?4) Apa sajakah area operasi yang ada pada mesin frais CNC?5) Jelaskan mengenai sistem koordinat mesin dan sistem koordinat benda kerjapada mesin frais CNC!D. Tugas1) Buatlah gambar sket sebuah mesin frais CNC yang ada di laboratorium CNCdengan nama- nama bagian-bagiannya, dan sistem koordinatnya !2) Buatlah gambar sket panel kontrol mesin CNC yang ada di laboratorium CNC !15

Modul Teknik Pemesinan CNCMateri 2Dasar-dasar Pemrograman CNC di Mesin Frais CNCTujuanSetelah mempelajari materi 4 ini siswa memiliki kompetensi : Menjelaskan dasar-dasar program CNC untuk mesin frais CNCMenulis (membuka, menulis, dan mengedit) program CNC di mesin fraisCNC16

Modul Teknik Pemesinan CNCA. Deskripsi Materi 2Agar dapat menulis program CNC dan memahami apa yang ditulis, maka berikut inidipaparkan mengenaidasar- dasar pemrograman CNC dan kode-kode instruksipemrograman CNC. Hal ini harus dipahami lebih dahulu sebagai dasar pemahamanpenulisan program CNC.1. Struktur programProgram CNC terdiri dari blok (block) yang berurutan. Setiap blok merupakanlangkah pemesinan. Perintah/Instruksi ditulis dalam satu blok dalam bentuk kata-kata(words). Blok terakhir dari urut- urutan tersebut berisi kata khusus untuk mengakhiriprogram yaitu M2.Tabel 2.1. Struktur program2. Setiap program memiliki nama sendiri.Ketika membuat suatu program CNC, nama program bisa ditentukan sendiri olehpembuat dengan ketentuan sebagai berikut : Dua karakter pertama harus merupakan huruf, selanjutnya huruf, angka-angka,atau underscore boleh dipakai Jangan menggunakan lebih dari 8 karakter Jangan menggunakan tanda pisah (-)Contoh nama program : FRAME521.Catatan:Setiap sistem kontrol CNC memiliki aturan sendiri untuk pemberian nama program CNC,misalnya untuk mesin Emco, nama program dengan menggunakan angka, misal: 01, 02,dan seterusnya, atau O0001.Mil, O0005.LAT.17

Modul Teknik Pemesinan CNC3. Struktur kata dan addres adalah seperti Gambar di bawahSatu kata terdiri dari addres dan harga (value). Addres berupa huruf kapital danharga berupa angka (lihat Gambar 4.1).Gambar 2.1. Struktur kata4. Jumlah karakter pada addresSatu kata boleh berisi beberapa huruf addres. Akan tetapi dalam kasus ini, tanda samadengan “ ” harus disisipkan untuk menunjukkan harga dari angkanya terhadap hurufaddres yang dimaksud.Contoh : CR 5.235. Struktur blokSuatu blok instruksi (block instructions) sebaiknya berisi semua data yang diperlukanuntuk melaksanakan satu langkah pemesinan. Blok biasanya terdiri dari beberapa katadan selalu diakhiri dengan the end of-block character “LF” (line feed). Karakter tersebutakan muncul dengan sendirinya ketika tombol return atau input ditekan ketika kitamenulis program. Dalam satu blok jumlah karakter maksimal 127 buah.Gambar 2.2. Diagram struktur blok/baris program18

Modul Teknik Pemesinan CNCPada kontrol CNC Sinumerik 802 S/C nomer program tidak harus ada, akan tetapisebaiknya kita menulis nomer program agar mudah mengeditnya.6. Urut- urutan kataKetika satu blok terdiri dari lebih dari satu pernyataan, kata-kata dalam satu blok harusdiatur dengan urutan sebagai berikut :N. G. X. Y. Z. F. S. T. D. M.Pilihlah nomer blok dengan langkah 5 atau 10. Dengan demikian kita masih memilikitempat untuk menyisipkan beberapa blok lagi, jika nantinya ada kesalahan atau blokprogram kurang.7. Blok dilewati (Block skipping)Blok program yang tidak dikerjakan ketika menjalankan program CNC ditandai dengantanda garis miring “ / ” di depan nomer blok.Sewaktu program dikerjakan oleh mesin, maka blok yang diawali dengan tanda “ / ”dilewati, program yang dikerjakan adalah pada blok selanjutnya yang tidak ada tanda /.8. Komentar/ catatan (comment/remark)Catatan dapat digunakan untuk menjelaskan pernyataan dari blok program . Komentarditampilkan bersama dengan isi program yang lain dari satu blok yang sedang tampil.Contoh Program :N10N20N30N50 G17 G54 G94 F470 S20 D0 M3N60 G0 G90 X100 Y200N70 G1 Y185.6N80 X112/N90 X118 Y180N100 X118 Y120N110 X135 Y70N120 X145 Y50N130 G0 G90 X200N140 M2; G&S Order No. 12A71; Pump part 17, Drawing No.: 123 677; Program created by Mr. Adam Dept. TV 4; Blok Utama;Blok yang diabaikan;Program berakhir19

Modul Teknik Pemesinan CNC9. Ringkasan kode intruksi program CNCKode-kode instruksi untuk pembuatan program CNC (Kode G, M,F, T, D,S,LCYC) yang sering digunakan di sini akan dijelaskan sesuai urutanpenggunaan kode yang digunakan dalam suatu program CNC. Kode programatau instruksi untuk pemrograman CNC dibagi dalam dua kelompok yaitu modaldan non modal. Kode program modal berarti kode program tersebut tetap aktifsampai dengan dibatalkan oleh kode program dari kelompok yang sama,misalnya G0 tetap aktif sampai blok program berikutnya dan akan dibatalkan olehG1,G2, atau G3 di blok program berikut. Penjelasan dan gambar yang digunakandiambil dari buku Referensiyang dibuat oleh perusahaan Siemens (2003).Ringkasan Instruksi yang digunakan secara ringkas dijelaskan di bawah.a. G54, G55, G56, dan G57, pencekaman benda kerja dan pergeserantitik nol mesin ke titik nol benda kerja.Pergeseran titik nol memberitahukan secara pasti titik nol benda kerja dari titik nolmesin. Pergeseran ini dihitung setelah benda kerja dicekam pada ragum di mesindan harus diisikan pada parameter titik nol (zero point offset). Pergeseran titik noldiaktifkan melalui program CNC dengan menuliskan G54 (lihat gambar di bawah),atau pergeseran titik nol yang lain, misalnya G55, G56, atau G57.Format :N. G54; berarti titik nol benda kerja diaktifkanN.20

Modul Teknik Pemesinan CNCb. G90/ G91, pemrograman menggunakan koordinat absolut/incrementalApabila di awal program CNC ditulis G90, maka pemosisian alat potong yangdiperintahkan menggunakan koordinat absolut dari titik nol benda kerja. Titik nolbenda kerja adalah sebagai titik nol absolut atau (0,0,0). Lihat gambar di bawahuntuk memahami hal tersebut. Apabila menggunakan sistem koordinat absolut,berarti semua perintah gerakan alat potong menuju koordinat tertentu dihitungdari koordinat (0,0,0), sehingga perintah bergerak menuju X10 Y20 Z30 berartimenuju koordinat (10,20,30).Format :N. G90 ; berarti sistem pengukuran absolut diaktifkanN N G91 ; berarti sistem kordinat yang digunakan adalah incremental.Kode G91 berarti sistem pengukuran yang digunakan menggunakan koordinatrelatif atau incremental. Pergeseran alat potong diprogram dari tempat alatpotong berada ke posisi berikutnya. Titik nol (0,0,0) berada di ujung sumbu alatpotong. Perintah bergerak lurus ke X10, berarti alat potong bergerak 10 mm dariposisi alat potong sebelumnya.Contoh program 1, menggunakan sistem koordinat absolut:N30 G90N40 G0 X20 Y20; berarti perintah bergerak menuju koordinat (20,20)N50 X30 Y30; berarti perintah bergerak menuju koordinat (30,30)21

Modul Teknik Pemesinan CNC.Gambaran gerakan alat potongprogram di atas adalah sepertigambar di samping.(30,30)N50X(0,0)N40(20,20)Posisi awal alatpotongYContoh program 2, menggunakan sistem koordinat incremental:N30 G91N40 G0 X20 Y20 ; berarti perintah bergerak menuju koordinat (20,20) dari posisi; awal alat potongN50 X30 Y30 ; berarti perintah bergerak menuju koordinat (30,30) dari N40.Gambaran gerakan alat potong adalah seperti gambar di bawah.N50XN40YPosisi awal alatpotongc. T, pemanggilan alat potongAlat potong yang digunakan dipilih dengan menuliskan kata T diikuti nomer alatpotong, misalnya T1, T2, T3. Nomer alat potong bisa dari angka bulat 1 sampai32000. Di sistem kontrol maksimum 15 alat potong yang bisa disimpan padawaktu yang sama. Apabila akan mengganti alat potong, maka pada program CNCditulis T diikuti angka nomer alat potong yang dimaksud.Format :N.N. T1; berarti alat potong 1 diaktifkanN.22

Modul Teknik Pemesinan CNCN T4 ; berarti alat potong diganti dengan alat potong 4.d. D, mengaktifkan kompensasi alat potongBeberapa alat potong memiliki panjang dan diameter yang berbeda. Untukmengaktifkan perbedaan tersebut, maka sesudah menulis nomer alat potong(misalnya T1), kemudian diikuti D dengan nomer kompensasi yang dimaksud.Harga kompensasi alat potong disimpan pada parameter tool correction/ toolcompensation data (lihat gambar di bawah).Format :N.N. T1 D1; berarti alat potong 1 dengan kompensasi 1N.N. T5 D8; berarti alat potong 5 dengan kompensasi 8Diisi radiusalat potonge. S, putaran spindelUntuk mengaktifkan jumlah putaran spindel mesin frais CNC digunakan S diikutidengan jumlah putaran per menit. Arah putaran spindel mengikuti perintah kodeM, yaitu M3 putaran searah jarum jam, dan M4 putaran berlawanan arah jarumjam. Sedangkan perintah M5 putaran spindel berhenti.23

Modul Teknik Pemesinan CNCFormat :N. M3N. S1500; berarti putaran spindel searah jarum jam 1500 rpm.N.Penentuan harga putaran spindel adalah berdasarkan kecepatan potong benda kerja.Kecepatan potong benda kerja dipengaruhi oleh material alat potong dan material bendakerja. Berikut diberikan contoh putaran spindel untuk alat potong dari HSS denganberbagai bahan benda kerja yang sering digunakan.(sumber: s.htm ).Tabel 2.1. Jumlah putaran spindel dalam Rpm untuk alat potong dari HSSAlat potong HSS dengan diameterMaterial Benda kerja6 mm12 mm25 mm40 mm50 mmLow-Carbon Steel1600800400267200High-Carbon Steel960480240160120AluminumBrass & Bronze40003200200016001000800667533500400f. F, gerak makanGerak makan F adalah kecepatan pergerakan alat potong yang berupa hargaabsolut . Harga gerak makan ini berhubungan dengan gerakan interpolasi G1,G2, atau G3 dan tetap aktif sampai harga F baru diaktifkan di program CNC.Satuan untuk F ada dua yaitu mm/menit apabila sebelum harga F ditulis G94, danmm/putaran apabila ditulis G95 sebelum harga F. Satuan mm/putaran hanyadapat berlaku apabila spindel berputar. Harga satuan F secara default yang aktifadalah mm/menit.Format :N.N. G94 F300; berarti harga gerak makan 300 mm/menitN. M3 S1000N. G95 F2; berarti gerak makan 2 mm/putaran.24

Modul Teknik Pemesinan CNCHarga gerak makan (F) dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain: materialbenda kerja, material alat potong, kedalaman potong, kehalusan permukaanakhir, bentuk alat potong, dan kondisi pemotongan yang digunakan. Berikutdisampaikan tabel gerak makan (F) sebagai harga pendekatan gerak makan.Tabel 2.2. Gerak makan (F) untuk berbagai kedalaman potong dan materialbenda kerja untuk beberapa diameter alat potong (End Mill)Kedalaman potong0,05” (1,25 mm)Material BendakerjaKedalaman potong0,25” (6 mm)Diameter alat potong3 mm10 mm12,5 mm0,0012Plain Carbon Steels0,050-0,075 0,075-0,10,025High Carbon Steel .0003-0,025 0,025-0,075 0,050-0,10,0012Tool Steel0,025-0,075 0,050-0,10,025Cast Aluminum0,0500,0750,125AlloyCast Aluminum 0,0250,0750,125Hard0,0012Brasses & Bronzes0,075-0,1 0,1-0,1500,025Plastics0,0500,10,12510 mm18 mm0,025-0,050 0,050-0,1.0003-0,025 0,025-0,10,025-0,050 0,075-0,10,0750,20,0750,1500,050-0,075 0,1-0,1500,0750,2Catatan: harga gerak makan adalah mm/gigi, sehingga harga gerak makan untukalat potong harus dikalikan jumlah sisi potong (gigi).Harga F harga F tabel x jumlah sisi potong x Sg. G0, gerak cepat lurusG0 berfungsi untuk menempatkan(memposisikan) alat potong secaracepat dan tidak menyayat bendakerja. Semua sumbu bisa bergeraksecara bersama (simultan), sehinggamenghasilkanjalurlurus(lihat25

Modul Teknik Pemesinan CNCgambar di samping). Perintah G0 akan selalu aktif sebelum dibatalkan olehperintah dari kelompok yang sama, misalnya G1, G2, atau G3.Format :N.N. G0 X-15 Y-15 Z15; gerak cepat aktif menuju koordinat yg ditulisN.h. G1, gerak interpolasi lurus dengan gerak makan tertentuFungsi dari perintah G1 adalah menggerakkan alat potong dari titik awal menujutitik akhir dengan gerakan lurus. Kecepatan gerak makan ditentukan dengan F.Semua sumbu dapat bergerak bersama untuk menuju titik yang diprogramkan(lihat gambar di bawah). Perintah G1 tetap aktif sebelum dibatalkan oleh per

Teknik Pemesinan CNC (Mesin Frais CNC, Mesin Bubut CNC, dan Mastercam) Oleh : Tim Teknik Pemesinan Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta . Modul Teknik Pemesinan CNC 2 Daftar Istilah CNC Singkatan dari Computerized Numerical Control atau Computer Numerically Controlled Interpolasi Linier Kombinasi gerak dua sumbu atau lebih yang menghasilkan jalur yang .